KR101891272B1 - 전기장 제어방식을 이용한 의료용 조명장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르는 전기장 제어방식을 이용한 의료용 조명장치는 조명등; 사용자의 손의 위치와 높이에 따라 전기장이 변화하는 것을 검지하여 그에 따른 손의 위치정보와 높이정보를 생성하여 출력하는 콘트롤 패널; 및 상기 손의 위치정보와 높이정보에 따라 미리 설정된 하나 이상의 조명등 제어기능을 수행하는 제어장치;를 구비함을 특징으로 한다.
또한, 상기 콘트롤 패널은, 평판의 PCB 중심에 형성되어 전기장 생성신호에 따라 전기장을 생성하는 VIA; 상기 VIA를 중심으로 하여 균등되게 설치되며 상기 전기장에 따른 전기신호를 생성하는 다수의 랜드; 및 상기 다수의 랜드에 여기되는 전기신호를 제공받아 손의 위치정보와 높이정보를 생성하는 회로부;를 구비하며, 사용자의 손이 상기 랜드로 접근함에 따라 전기장에 의해 전기가 여기되는 것이 방해되며, 그 손의 높이와 위치에 따라 그 방해정도가 변화되며, 상기 회로부는 상기 다수의 랜드에 여기되는 전기신호가 손에 의해 방해되어 변화되는 것을 검지하여 손의 위치정보와 높이정보를 생성함을 특징으로 한다.

Description

전기장 제어방식을 이용한 의료용 조명장치{ILLUMINATING DEVICE FOR MEDICAL TREATMENT USUING ELECTRIC FIELD CONTROL}

본 발명은 의료용 조명장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시술자 또는 시술보조자 등의 사용자가 의료용 조명장치의 콘트롤 패널에 직접 손을 닿게 하지 않아도 의료용 조명등에 대한 온/오프, 조도, 색온도, 연색성 등을 편리하게 제어할 수 있게 하는 전기장 제어방식을 이용한 의료용 조명장치에 관한 것이다.

종래 의료용 조명기구는 수술대 위에 위치한 환자의 수술 부위를 조사하도록 시술자 또는 시술보조자가 천정이나 다른 장치에 설치된 상기 조명기구를 손으로 잡아 환자의 해당 부위 상부로 위치시켜 놓고 의료 행위를 하였다.

특히 복수 개의 조명등이 발하는 빛이 필요한 곳으로 집중되어 조사되도록 하기 위해 상기 시술자 또는 시술보조자가 여러 번에 걸쳐 조명기구를 잡고 조광높이와 조사각도를 조절하여야 하곤 했다.

이는 환자의 시술이 진행되는 동안 반복되므로 불편함이 있었으며, 조명기구 조작에 따라 환자에게 2차 감염이 발생될 수 있는 위험이 존재하였다. 이러한 수동조작의 어려움과 불편함 등을 해결하기 위해, 종래에는 조명기구 상에 수동의 조작핸들을 설치하여 수동조작핸들의 조작에 따라 적정위치로 이동된 조명기구에서 각 조명등의 조사각도를 조절하여 필요한 곳으로 빛이 집광될 수 있도록 하는 반자동식을 채용하여, 상기한 불편함을 일부 해소하였다.

그러나 반자동식 조명기구의 경우에도 조명등의 조사각도 조절을 위해서는 시술자 또는 시술보조자가 조명기구 상에 설치된 수동핸들을 돌려 각 조명등의 조사각도를 환자의 환부를 향해 조절하여야 하므로, 조명기구를 조작하는 불편함이 여전히 존재하였고, 조명기구의 조작시 이물질 등이 시술자 또는 시술보조자의 접촉으로 인해 환자가 교차 감염될 수 있는 위험성이 존재하기는 마찬가지였다.

이를 개선하기 위해, 대한민국 등록특허 제10-1206531호에서 시술자 또는 시술보조자가 조명등의 조사각도 조절을 직접 수행함이 없이 환자의 환부에 복수의 조명등이 집광되도록 하여 의료행위시 시술의 편리성 향상과 환자의 교차 감염을 예방할 수 있도록 하는 자동초점조절기능이 구비된 의료용 조명기구를 제안하였다.

이와 같이 종래에는 조명등의 조사각도 및 초점을 자동으로 조정할 수 있는 기술들이 제안되었으나, 조명등의 온/오프, 조도, 색온도, 연색성 등에 대해서는 여전히 콘트롤 패널을 수조작하여 제어하는 형편이었다.

좀 더 설명하면, 종래에는 시술자 또는 시술보조자 등의 사용자가 의료용 조명등을 제어하기 위해 직접 손으로 콘트롤 패널을 터치하도록 구성됨에 따라 교차 감염에 대한 위험은 여전히 존재하고 있었다.

이에 종래에는 적외선 센서를 이용한 제어방식을 채용하여 의료용 조명장치를 비접촉방식으로 제어할 수 있게도 하였으나, 이는 동일한 파장의 광이 조사되고 있는 환경에서는 오동작할 수 있는 문제가 있었다. 또한, 1차원적이고 순차적인 센서인식방식으로 인해 조작속도가 느린 문제가 있었다. 여기서 1차원적이고 순차적인 센서인식방식이란 1회 센서 감지시에 제품의 기능 변화가 1회 발생하는 것을 말한다. 그 예로는 조도(intensity) 또는 색온도(colour temperature) 제어에서 적외선 센서가 한번 감지될 때에 기능의 변화가 순차적으로 한번 발생하는 것을 말한다.

이와 같이 적외선 센서를 이용한 비접촉식 방식의 제어도 여전히 사용상의 불편함과 오동작의 위험이 존재하는 문제가 있었다.

대한민국 특허등록 제10-1206531호 대한민국 특허공개 제10-2012-0094584호

본 발명은 시술자 또는 시술보조자 등의 사용자가 의료용 조명장치의 콘트롤 패널에 직접 손을 닿게 하지 않아도 의료용 조명등에 대한 온/오프, 조도, 색온도, 연색성 등을 제어할 수 있게 하는 전기장 제어방식을 이용한 의료용 조명장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 전기장 제어방식을 통해 의료용 조명장치로부터 발생되는 광에 의한 오동작을 미연에 방지할 수 있는 전기장 제어방식을 이용한 의료용 조명장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 전기장 제어방식을 통해 사용자의 조작을 3차원으로 감지하여, 하나의 조작만으로 두가지 이상의 기능을 수행할 수 있게 하는 전기장 제어방식을 이용한 의료용 조명장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르는 전기장 제어방식을 이용한 의료용 조명장치는 조명등; 사용자의 손의 위치와 높이에 따라 전기장이 변화하는 것을 검지하여 그에 따른 손의 위치정보와 높이정보를 생성하여 출력하는 콘트롤 패널; 및 상기 손의 위치정보와 높이정보에 따라 미리 설정된 하나 이상의 조명등 제어기능을 수행하는 제어장치;를 구비함을 특징으로 한다.

또한, 상기 콘트롤 패널은, 평판의 PCB 중심에 형성되어 전기장 생성신호에 따라 전기장을 생성하는 VIA; 상기 VIA를 중심으로 하여 균등되게 설치되며 상기 전기장에 따른 전기신호를 생성하는 다수의 랜드; 및 상기 다수의 랜드에 여기되는 전기신호를 제공받아 손의 위치정보와 높이정보를 생성하는 회로부;를 구비하며, 사용자의 손이 상기 랜드로 접근함에 따라 전기장에 의해 전기가 여기되는 것이 방해되며, 그 손의 높이와 위치에 따라 그 방해정도가 변화되며, 상기 회로부는 상기 다수의 랜드에 여기되는 전기신호가 손에 의해 방해되어 변화되는 것을 검지하여 손의 위치정보와 높이정보를 생성함을 특징으로 한다.

상기한 본 발명은 시술자 또는 시술보조자 등의 사용자가 의료용 조명장치의 콘트롤 패널에 직접 손을 닿게 하지 않아도 의료용 조명등에 대한 온/오프, 조도, 색온도, 연색성 등을 제어할 수 있게 하여 교차감염의 위험으로부터 환자를 보호할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 전기장 제어방식을 통해 의료용 조명장치로부터 발생되는 광에 의한 오동작을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 전기장 제어방식을 통해 사용자의 조작을 3차원으로 감지하여, 하나의 조작만으로 두가지 이상의 기능을 수행할 수 있게 하여 사용상의 편리성을 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 의료용 조명장치의 구성도.
도 2 및 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 의료용 조명장치의 콘트롤 패널의 구성도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 의료용 조명장치의 콘트롤 패널의 회로구성도.

본 발명은 시술자 또는 시술보조자 등의 사용자가 의료용 조명장치의 콘트롤 패널에 직접 손을 닿게 하지 않아도 의료용 조명등에 대한 온/오프, 조도, 색온도, 연색성 등을 제어할 수 있게 하여 교차감염의 위험으로부터 환자를 보호할 수 있다.

또한, 본 발명은 전기장 제어방식을 통해 의료용 조명장치로부터 발생되는 광에 의한 오동작을 미연에 방지한다.

또한, 본 발명은 전기장 제어방식을 통해 사용자의 조작을 3차원으로 감지하여, 하나의 조작만으로 두가지 이상의 기능을 수행할 수 있게 하여 사용상의 편리성을 향상시킨다.

상기한 본 발명은 일정한 면적의 PCB(PRINTED CIRCUIT BOARD) 기판상에 전기장의 변화를 감지하여 PCB의 가로(X축), 세로(Y축), 평면상의 높이(Z) 방향으로 손의 위치를 3차원으로 감지하고, 평면상의 위치정보 및 높이정보를 토대로 두가지 이상의 기능에 대한 실행명령을 입력할 수 있게 한다.

<의료용 조명장치의 전체구성>

이러한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 의료용 조명장치의 구성을 도 1을 참조하여 설명한다.

상기 의료용 조명장치는 콘트롤 패널(100)과 제어장치(102)와 조명등(104)으로 구성된다.

상기 콘트롤 패널(100)은 일정한 면적의 PCB 기판상에 전기장의 변화를 감지하여 PCB의 가로(X축), 세로(Y축), 평면상의 높이(Z) 방향으로 손의 위치를 3차원으로 감지하여, 그 감지결과인 손의 위치정보 및 높이정보를 생성하여 제어장치(102)에 제공한다.

상기 제어장치(102)는 상기 콘트롤 패널(100)로부터 손의 위치정보와 높이정보를 제공받아, 미리 정해둔 조명등(104)에 대한 하나 이상의 제어 기능을 실행한다. 상기 조명등(104)에 대한 제어는 전원의 온/오프, 조도, 색온도, 연색성 등이며, 손의 위치정보에 근거한 제어기능과 손의 높이정보에 근거한 제어기능을 구별되게 설정하여 두가지 이상의 제어 기능을 실행할 수 있다. 예를들어 손의 높이가 높아지면 조도를 높이고 손의 높이가 낮아지면 조도를 낮추는 제어를 함과 동시에 제1위치에 손이 감지된 상태에서 손이 이동하면 색온도를 가변함으로써, 조도 조절과 색온도 가변이 동시에 이루어질 수 할 수 있으며, 이는 사용자의 편이를 고려하여 다양한 형태로 조합될 수 있다.

상기 조명등(104)은 상기 제어장치(102)의 제어에 따른 기능을 수행한다.

<콘트롤 패널의 구성>

상기한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 콘트롤 패널(100)의 구성을 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.

상기 콘트롤 패널(100)은 PCB(200)와, 회로부(202)와, 제1 및 제2VIA(204,206)와, 제1 내지 제8랜드(2101~2108)로 구성된다.

상기 PCB(200)는 미리 정해둔 크기의 평판으로, 회로부(202)와, 제1 및 제2VIA(204,206)와, 제1 내지 제8랜드(2101~2108)가 장착된다.

상기 회로부(202)는 상기 PCB(200)의 일측에 장착되어 상기 PCB(200)에 형성된 제1VIA(204)로 미리 정해둔 파형의 전기신호인 전기장 생성신호를 제공함과 아울러 제1 내지 제8랜드(2101~2108)로 여기되는 전기신호를 제공받아 손(300)의 위치정보와 높이정보를 생성하여 상기 제어장치(102)로 제공한다.

상기 제1 및 제2VIA(204,206)는 PCB(200)의 상면과 하면을 관통하는 홀에 구리 등과 같은 전도성 물질로 형성된 것으로 PCB(200)의 하면에 위치하는 도선을 통해 서로 연결된다.

상기 제1VIA(204)는 상기 회로부(202)로부터 제공되는 전기장 생성신호를 상기 제2VIA(206)로 제공한다.

상기 제2VIA(206)는 상기 전기장 생성신호에 따라 PCB(200)의 전면에 설치된 제1 내지 제8랜드(2101~2108)와 자신 사이에 고르게 전기장(302)을 형성한다. 상기 전기장(302)은 손(300)에 의해 전기장이 방해받으며 그 정도는 손(300)과 랜드 사이의 이격거리, 즉 손의 높이에 따라 상이해진다.

상기 제1 내지 제8랜드(2101~2108) 각각은 구리 등과 같은 전도성 물질의 원형 또는 다각형 평판으로 도선을 통해 회로부(202)와 연결되며, 상기 제2VIA(206)를 중심으로 균일하게 이격된 상태에서 전방위에 균등분포한다. 상기 제1 내지 제8랜드(2101~2108)는 제2VIA(206)에 의해 생성되는 전기장에 따라 여기되는 전기신호를 상기 회로부(202)로 제공한다.

상기 회로부(202)는 미리 정해진 파형의 전기신호인 전기장 생성신호를 제1VIA(204)를 통해 제2VIA(206)로 제공하여, PCB(200)의 상측에 전기장(302)이 형성되게 한다.

또한, 상기 회로부(202)는 상기 제1 내지 제8랜드(2101~2108)로부터 제공되는 전기신호들로부터 PCB(200) 상의 손의 위치정보 및 높이정보를 검출하고, 이 위치정보 및 높이정보를 상기 제어장치(102)에 제공한다.

<회로부의 구성>

상기한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 콘트롤 패널(100)에 구비되는 회로부(200)의 구성을 도 4를 참조하여 설명한다.

상기 회로부(200)는 프로세싱 코어(400)와 제1 내지 제8ADC(4021~4028)와 신호생성기(404)와 출력 드라이버(406)와 레퍼런스 전압 유니트(408)와 파워 서플라이 유니트(410)로 구성된다.

상기 프로세싱 코어(400)는 미리 정해진 파형의 전기신호인 전기장 생성신호를 생성하도록 하는 제어신호를 신호생성기(404)에 제공함과 아울러 제1 내지 제8ADC(4021~4028)가 출력하는 제1 내지 제8랜드(2101~2108)로부터 제공되는 전기신호에 대한 디지털 신호를 제공받아 손의 위치정보 및 높이정보로 가공하고, 이를 출력 드라이버(406)를 통해 제어장치(102)로 제공하다.

상기 신호생성기(404)는 상기 프로세싱 코어(400)로부터의 제어신호에 따라 구형파의 전기장 생성신호를 생성하여 제1VIA(204)를 통해 제2VIA(206)로 제공하여, PCB(200)의 상측에 전기장(302)이 형성되게 한다.

상기 제1 내지 제8랜드(2101~2108) 각각은 상기 전기장(302)에 의해 여기된 전기신호를 제1 내지 제8ADC(4021~4028)로 제공한다. 상기 제1 내지 제8ADC(4021~4028)는 상기 제1 내지 제8랜드(2101~2108)에 여기된 전기신호를 제공받아 AD 변환하여 디지털 신호로 출력한다. 여기서 상기 제1 내지 제8랜드(2101~2108)에 여기된 전기신호는 손 등과 같은 방해물이 존재하지 않을 때에 사인파의 아날로그 전기신호가 여기되나, 방해물이 존재하면 사인파의 아날로그 전기신호가 변형되고, 그 변형되는 크기는 손과 PCB(100) 사이의 간격, 즉 높이에 대응된다.

상기 제1 내지 제8ADC(4021~4028)가 출력하는 디지털 신호는 상기 프로세싱 코어(400)에 제공된다.

상기 출력 드라이버(406)는 상기 프로세싱 코어(400)가 출력하는 손의 위치 및 높이정보를 외부의 제어장치(102)로 제공한다.

상기 레퍼런스 전압 유니트(408)는 신호 분석에 필요한 레퍼런스 전압을 생성하여 상기 회로부(202)의 각부에 제공한다.

상기 파워 서플라이 유니트(410)는 회로부(202)의 각부에 필요한 구동 전원을 생성하여 상기 회로부(202)의 각부에 제공한다.

상기한 본 발명의 바람직한 실시예에서는 하나의 중심 VIA와 여덟개의 랜드를 이용하여 전기장을 형성하고 그 전기장이 손에 의해 방해되는 것을 감지하여 사용자 조작을 검지하는 것을 예시하였으나, VIA 및 랜드의 수를 가변하여 더 다양한 형태를 가지도록 구성할 수도 있으며 이는 본 발명에 의해 당업자에게 자명하다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 상기 랜드를 원형 평판으로 예시하였으나 사각형 등의 다각형으로 형성할 수도 있으며 이 역시 본 발명에 의해 당업자에게 자명하다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 상기 조명등의 온/오프, 조도, 색온도, 연색성 등을 제어하는 것만을 예시하였으나, 조명등의 위치 및 조사각, 초점 등을 제어할 수 있으며 이 역시 본 발명에 의해 당업자에게 자명하다.

100 : 콘트롤 패널
102 : 제어장치
104 : 조명등
200 : PCB
202 : 회로부
204,206 : 제1 및 제2VIA
2101~2108 : 제1 내지 제8랜드
400 : 프로세싱 코어
4021~4028 : 제1 내지 제8ADC
404 : 신호생성기
406 : 출력드라이버
408 : 레퍼런스 전압 유니트
410 : 파워 서플라이 유니트

Claims (6)

1. 전기장 제어방식을 이용한 의료용 조명장치에 있어서,
   조명등;
   평판의 PCB 중심에 형성되어 전기장 생성신호에 따라 전기장을 생성하는 VIA; 상기 VIA를 중심으로 하여 대칭적으로 설치되며 상기 전기장에 따른 전기신호를 생성하는 다수의 랜드; 및 제어신호에 따라 미리 정해진 파형의 전기장 생성신호를 생성하여 상기 VIA로 제공하는 신호생성기와, 상기 다수의 랜드 각각에 연결되어 상기 다수의 랜드로부터의 전기신호를 AD 변환하는 다수의 ADC와, 상기 신호생성기에 상기 제어신호를 제공하여 전기장 생성신호를 생성하도록 제어하며, 상기 다수의 ADC의 출력을 제공받아 손의 위치정보와 높이정보로 가공하여 출력하는 프로세싱 코어를 구비하는 회로부;를 구비하는 콘트롤 패널; 및
   상기 손의 위치정보와 높이정보에 따라 미리 설정된 하나 이상의 조명등 제어기능을 수행하는 제어장치;를 포함하고,
   상기 VIA는 제1 및 제2 VIA로 복수개 형성하고,
   상기 PCB의 상면과 하면을 관통하는 홀에 전도성 물질로 형성된 것으로 상기 PCB의 하면에 위치하는 도선을 통해 서로 연결되고,
   상기 제1 VIA는 상기 회로부로부터 제공되는 전기장 생성신호를 상기 제2 VIA로 제공하고, 상기 제2 VIA는 상기 전기장 생성신호에 따라 상기 다수의 랜드와 자신 사이에 고르게 전기장을 형성하며,
   상기 회로부는 상기 다수의 랜드에 여기되는 전기신호가 상기 손에 의해 방해되어 변화되는 것을 검지하여 손의 위치정보와 높이정보를 생성하고,
   상기 하나 이상의 조명등 제어기능은, 상기 손의 위치정보에 근거한 제어기능과 상기 손의 높이정보에 근거한 제어기능이 구별되게 설정하여 두가지 이상의 제어가 동시에 가능하고,
   상기 조명등의 온/오프, 조도 제어, 색온도 제어, 연색성 제어, 조명등의 위치 제어, 조사각 제어 및 초점 제어 중 어느 하나 이상임을 특징으로 하는 전기장 제어방식을 이용한 의료용 조명장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 조명등 제어기능에서,
   상기 조도 제어는 상기 손의 높이가 높아지면 조도를 높이고 상기 손의 높이가 낮아지면 조도를 낮추는 기능을 제어하며,
   상기 색온도 제어는 제1 위치에 손이 감지된 상태에서 손이 이동하면 색온도를 가변하여 제어하는 것을 특징으로 하는 전기장 제어방식을 이용한 의료용 조명장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 랜드는 상기 VIA를 중심으로 대칭형으로 팔각 구조로서 8개 형성되는 것을 특징으로 하는 전기장 제어방식을 이용한 의료용 조명장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 랜드는 원형 평판 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 전기장 제어방식을 이용한 의료용 조명장치.
   
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6. 삭제

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